Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Особенности теплового режима серых лесных почв лесостепи Алтайского Приобья

ВАК РФ 06.01.03, Агропочвоведение и агрофизика

Автореферат диссертации по теме "Особенности теплового режима серых лесных почв лесостепи Алтайского Приобья"

РГ6 од

Алтайский Государственный * аграрный университет

На правах рукописи УДК 631.436:631.445.25 (571.15)

Иваничкин Игорь .Владимирович

Особенности теплового режима серых лесных почв лесостепи Алтайского приобья

(Специальность - 06.01.03 - агропочвоведение и агрофизика)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени' кандидата сельскохозяйственных наук

Барнаул - 1993

Работа выполнена на кафедре почвоведения и агрохимии Алтайского Государственного аграрного университета

.Научный руководитель: кандидат биологических наук, доцент . Л.М. Татаринцев

»•+ ' ' ' -- •••/'. ' ' -* Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,' . .. старший научный сотрудник

ИЛ. Трофимов

кандидат биологических ваук/. . старший научный сотрудник * "■Г;" В. А. Мерецкий " . Ведущее убеждение: Ва$шаульскхй Государственна '* педагогический институт

" Зашита состоится моия 1998 г . в * " "час, » .на ' заседании специаливированного совета, К-120.01.01 по ваяйте диссертаций на соискание ученой степени кандидата, сеасзааовяйстмнньк ваук при Аитайскм» Государственном., аграрном университете .•'•.' •

адрес: 656ПЭ9, -¿¿■¿вещаук-ф^-тф^* ' : диссертацией ыаюкэ ознакомиться в библиотеке агро-университета -

.Автореферат разослан / У " Л(/{Л 1993 т.

• Учешф секретарь ': Лйшдкаяизированного совета кандидат биологических наук

рзссыпнов'в.л

- 1 -Бведэяие

Актуааькоета. Тепловой режим почвы и его интегральный показатель - температура оказывают влияние на многие почвенные физические > химические и физино-хймические Ьроцессы. Ни одна химическая и биологическая реакция, микробиологические процессы не протекают без влияния температуры. Температура почвы также влияет на прорастание семян, рост, развитие растении, формирование их продуктивности. -

В последние ' годы усилился интерес к изучению■теплового и температурного режимов различных- типов почв страны и отдельны* ее регионов. Проведены глубокие исследования в этом отношении и для некоторых почв-Алтайского края (Панфилов., Макарычев, Лунин и др., 1981; .Макарычев* 1988; Макарычев., Татаринцев, Макарычева, 1988-, Трофимов, Макарычев, Гладков, Ожгибицёва, 1987). Этими работами, в основном для. черноземных почв, установлены закономерности формирования теплового режима," теплофизических свойств, хода суточных температур под влиянием различных агрофонов, приемов снегозадержания, ороиения. :

Для черноземов были прослежены особенности замерзания и оттаивания почв под влиянием влагозарядковых поливов.

, Если в отношения-черноземов многие вопросы теплового и температурного рездашв^уже изучены, то такие почвы, как серые лесные оподзоленные в этом отношении изучены слабо. В Лесостепи и полочной степи Алтайского края на эти.'почвы приходится около 15% пахотных земель. Занимая относительно более пониженные участки, по сравнение с.черноземами, серые лесные почвы характеризуются отличными от ник многими химическими, водно-физическими и тепловыми свойствами. Тепловой и температурный режимы этих почв практически не изучены. Ни для одной сельскохозяйственной культуры для условий Алтайского края не установлены параметры почвенного климата, определяющие'; тот или. иной уровень, ёе продуктивности. В связи с этим необходимы исследования теплового режима серых лесных псчз, изучение влияния на него различных агрофонов, приемов, регулирующих водный, а , следовательно, и тЪпловок режим, установления его вякяккя пс. продуктивность растений.

Цель работы. Установить факторы и закономерности теплового и температурного режимов серых лесных опояюлеййш почв V) их влря-

- ? -

ние на продуктивность картофеля.

Задали исследований. .1. Дать сравнительную характеристику обеих Физических и теплофизических свойств серых лесных сподзолен-ных почв и черног-емоЕ выщелоченных. 2. Вскрыть особенности промерзания и 4 оттаивания парующих серых лесных^оподзоленных почв и черноземов выщелоченных. 3. Установить закономерности температурного режима серых лесных почв в осенке-зимне-весенний период под влиянием разных агрофонов. 4.. Определить влияние разных агрофоког ка динамику теплового потока, теплосодержания и суточного теплоо-борота серых лесных оподзолекных почв. 5. Разработать статистические модели зависимости температуры серой лесной'почвы от агрофонов. 6. Дать оценку атмосферным и почвенным гедротермичесгаш условиям' по продуктивности картофеля.

Научная .ювизна. Впервые для серых лесных почв Алтайского края установлены особенности температурного режима "б ; осеяне-зимне-весенний период под влиянием влагозарядковых 'поливов.установлены различия в промерзании и оттаивании парующих серых лесных- почв и черноземов. Установлены ^различия в суточном ходе температур на серых лесных почвах под разными агрофонами, прослежена динамика потоков тепла, теплосодержания.и теплооборотов иа-'разных агрофо-нах на серых лесных почвах и на парующих черноземах да разным способам обработки. " Определены факторы температуры "почв и разработаны статистические модели ее определения под паром и различными культурами. Полученй уравнения регрессии для определенна теплофизических характеристик серых лесных почв в зависимости от их гранулометрического состава, плотности и порозности. Впервые для серых лесных почв Алтайского Приобья дана сценка агроклиматическим параметрам по продуктивности картофеля.

Защищаемые положения. 1. Различие в термоградиентах в системе, атмосфера-почва, поступление аккумуляция и расход тепла, температурный режим на разных агрофонах зависит от влажности почвы и характера растительного покрова. 2. Глубина, скорость промерзания и "оттаивания почвы зависят от влажности почвы, ее геневиса, степени выраженности элювиально-иллювиальной дифференциации '.. почвенного'. профиля. 3. Величина урожайности клубней картофеля.определяется гидротермическими ситуациями по фазам развития ' растений. Шесть рангов таких ситуаций ; определяю! урожайность картофеля от менее 50 до более 450 ц/га. - ' ■'

: Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Подложены уравнения регрессии для определения теплофизических свойств сухих серых лесных оподзоленных почв по содержанию илистых частиц, физической глины, плотности и общей порозности. Разработаны регрессионные модели определения температуры почвы в середине пахотного слоя в пару и под различными культурами в течение вегетационного периода по температуре воздуха и продолжительности солнечного сияния, что для практических целей может исключить непосредственные измерения температуры почвы. Для получения высоких и стабильных урожаев картофеля показана необходимость понижения температуры пахотного слоя.почвы в цержэд клубнеобразова-ния, даны рекомендации по увлажнительным поливам (до 70% НЗ), регулирующих гидротермшеский режим паче. Основные выгоды к рекомендации диссертационной работы использованы институтом "Алтай-гипроводхоа" и были представлены на ВДНХ СССР в комплексных рекомендациях по воспроизводству почвенного плодородия орошаемых земель. Теоретические.'и практические выводы работы используются также в преподавании курсов "Мелиоративное почвоведение", "Почвоведение с основами геологии" в Алтайском Государственном агроуни-верситете.

Публикации, апробация работы. Основные результаты исследований опубликованы в 8 статьях. Материалы диссертации докладывались на научных конференциях Алтайского госагроуниверситета (Барнаул, 1987, 1988, 1989 гг.?, научно-производственных конференциях Урала и Поволжья (Уфа, 1988, 1989 г.), Дальнего Востока и Оибири (Владивосток, 1989 г.).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Общий объем_- страницы машинописного текста, содержит _ таблиц, _ рисунков. Список литературы включает

__ источников, из них _работ иностранных авторов.

Глава 1. Объекты и методы исследования

Исследования проведены на серых лесных оподзоленных почвах лесостепи Алтайского приобья (ОПХ "Алтайское" Первомайского района) на разных агрофонах. В 1987 году под картофелем с орошением (0) и без него (В). На варианте с орошением проведено два полива по 500 мэ/га. В 1988 году исследования проведены на залежи (3) (15- летней), з пару (П), картофеле с орошением.(0) и без него (Б); в

1989 году на залели (3), в пару (П), картофеле с орошением (0) и без него (Б), картофеле с осенней влагозарядкой (08) и картофеле с весезней влагозарядкой (ВВ). ...

Орошение в 1988-1989 гг. проводили в фазы бутонизации и цветения и в период начала клубнеобразоваяия дождеванием поливной нормой 200+300 м3/га; влагозарядки проводились до влажности, соответствующей НВ метрового слоя почвы. Опыты были заложены в 4+5 кратной повторности с площадью опытной делянки в 1987 году 45 м2; в 1988 и 1989 годах - 10 и2 (8x1.25 м). В 1987 году температуру почвы измеряли термометрами Саввинова на глубину до 20 см в дневные часы по основным фазам развития растений. В последующие годы в почву изучаемых агрофонов были вкопаны полупроводниковые датчики температуры на глубину 5, 10, 15, 20, 40, 60, и 100 см. Температуру почвы - в Летнее время измеряли круглосуточно через 3 часа по фазам р&вития растений. Одновременно измеряли температуру Еоздуха на высоте 2 м и температуру поверхности почвы. Два. раза в сутки в 3 кратной повторности определяли влажность почвы по слоям: 0*5; 5+10; 10+15; 15+20; 35+40; 55*60;.95+100 см термостатным методом. ' . . ' • '"•''."

В осенне-зимне-весенний период (1988-1S89 гг) для изучения особенностей промерзания и оттаивания провод.ш; измерения температуры в одно и tç же время (13 часов) в начале зимы по пеятадам, затем по декадам, с января по апрель один раз в месяц. ,

Для сравнения полученных результатов на серых лесных почвах были обобщены данные Барнаульской, Троицкой, ..Тадьменской. метеостанций для парующих черноземных и дерново-подзолистых почв. • "

Основные физические, воднофизические и физико-химические свойства серых - лесных почв определены общепринятыми методами, теплофизические свойства определены импульсным методом с ,плоским источником.тепла (Луния, 1972)-И.С. Харламовым и Д.Г. Безсоновым на образцах почв с ненарушенным сложением, при различных ' влажнос-тях в 3 кратной повторности. ..

Материалы исследований обработаны статистическими методами на nepccgâSbHOM компьютере типа IBM РС/АТ-286 с использованием пакетов программ статистической обработки данных и ; информационно-ло-гичекого аналиаа (Еуваченко, Керпачевский, Взнуздаев, 1970). '.

Анализ мегеоданных лег исследований в лесостепной зоне Алтайского приобья свидетельствует о тенденции к потехиенда в цёлсм sa год и особенно з зимний период. Тоды исследований мешюхаракте-

. - 5 -

ризовать как относительно теплые, нормальные и умеренно-засушливые по увлажнению. Это обстоятельство оказало существенное влияние на температурный и тепловой режимы исследованных почв.

Глава 2. Теплофизяческиэ свойства ксследованикх почв

. Изучение теплофизических свойств серых лесных оподзоленных почв по профилю подтвердили закономерности, ' установленные рядом авторов (Дугароз, 1976*, Панфилов, Макарычев, Лунин, 1981; Панфилов, Харламов, 1984; Тихонравова, 1991; Kimball,, Jackson, Reginato, 1976; Cosiello Tomas, Brand Harry, 1989<>и др.), заключающиеся в дифференциации теплофизических свойств по генетическим горизонтам, в зависимости от гранулометрического состава и плотности.

Установлено, что изменения объемной теплоемкости '-ухой почвы в 80£ случаев определяется плотностью, в 79Z общей порозностью. При этом связь объемной теплоемкости с плотностью линейная прямая, с порозностью обратная экспоненциальная.

Коэффициент температуропроводности в 56% случаев определяется шшстой фракцией и в 34% "физической глиной". Достоверны, как линейная, так и степенная функция.

-'.. Исследования подтвердили вывод А.Ф. Чудновского (1959) о более сложном характере связи теплопроводности с плотностью и общей порозностью. По .наику данным связь теплопроводности с плотно^тьв и порозностью.описывается гиперболой. •

Глаза 3. Закономерности р&пщт я баланса тепла в почвах под различными агреманами

. >

По термическое режиму по.чвы земледельческой части Западной

.Сибири относятся к холодным, сильно-промерзающим в зимний период и умеренно теплым в летний (Димо, 1972; Сляднев, 1974). Однако, условия,-прежде всего, увлажнения почвы на разных агрофенах в разных типах почв, высота снежного покрова оказывают^ влияние на температурный режим почв, особенности их охлаждения, замерзания з осенне-зимний период и оттаивания весной. Процессы промерзания-протаивания имеют непосредственное отношение к проявлению почвенного криогенеза (Худяков, 1980).

Б парующих почвах глубина промерзания уменьшается от слабодиф-

- е.- .

ференцированных почв (черноземов) к дерново-подзолистым с четкой элювиально-иллювиальной дифференциацией, в которых максимальная глубина промерзания не превышает мощности элювиальных горизонтов. Меньшая влажность почвы обусловливает ее меньшую теплоемкость и определяет несколько более быстрое и более глубокое промерзание черноземов. Для парующих серых лесных оподзоленяых почв и черноземов выщелоченных на одинаковых глубинах различны даты протаива-кия. Быстрее оттаивает чернозем (25Л¥.1988 г.), чем серая лесная почва (20.V.1983 г.). Это связало с различной дифференциацией почвенного профиля по генетическим горизонтам, гранулометрическому составу. При утяжелении гранулометрического состава серой лесной почвы в иллювиальных горизонтах и облегчении его с глубиной в черноземах влажность почв при одинаковых ее фазовых состояниях будет различной. Более влажными будут.нижние слои серой лесной почвы,. что, несмотря на меньшую в ней максимальную глубину промерзания, затягивает ее оттаивание. Серые лесные почвы оказываются более холодными, чем черноземы выщелоченные. ■ \

Различные агрофоны" оказывают существенное влияние на температурный режим почв/ Бри этом на глубину промерзания решающее влияние оказывает высота снежного покрова (Шульгин, 1967; Черепанов, Ковтунов, 1670), количество осенних осадков (Булатова, 1881), характер растительного покрова (ТакеисМ М1сМуик1, 1981), увлажнение почв при осенних вдагозарядковых поливах (Панфилов, Макары-чев, Лунин и др., 1981). • • . : ./ ."

На серых лесных оподзоленных почвах проведены измерения температуры в осенве-зимне-весенний период на вариантах: залежь (3); после уборки картофеля бее полива (Б); пар (П); осенняя Елагова-рядка (ОВ). Осенняя влагозарядка проведена 9 октября 1988 из расчета до НВ. Черев два дня влажность профиля почвы до глубины 60 см на влагозарядке составила 100% НВ, на-контроле (Б) - 45% НВ.

Наименьшее охлаждение зимой испытывала по'-ва на залежи (Рис.1). Увлажненная до НВ с осени серая лесная почва ((Ж) промерзла глубже, чем парующая в течении лета поява (П) , почва на контрой-(Б)-и ,тем более, чем на залежи(З). Такая же, закономерность была отмечена в райоте.(Панфилов, Макарычев, Лунин, 1981): для чернозема выщелоченного. /-.■■;.:; . : 'X

Скорость проникновения отрицательных температур в слое 0+20 см в коябре-дедабре на контроле (Б) и в пару Ш) составляла-1.33 см/сут, вв гарювтг'СВ -.-0.в;; 'ън/сутуМ• ваяеяаг (8) - уо.44.

<-4.0 Ш£Ш(.2)-М) ЕЯ 0 - (-2) ИВ 5-0 Ш)0.5 ЕЭ 15.10 ЕШ20.15 Ш3 25 - 20 ЕЭ > 25

Рис.1 Температурный режим се^ых лесяых почв в осенне-зимне-весенний период на вариантах опыта: 3- залежь; П- пар; Б- контроль; ОВ- осенняя влагозарядка

см/сут. Меньшая скорость проникновения отрицательных температур в почве на варианте ОБ объясняется повышенной ее влажностью. На залежи это обусловлено формированием более мойного снежного.покро-ва. •. • ' ' - . . ' .

Действие мощного снежного покрова, мульчирующего эффекта растительных остатков и слабо-теплопроводного органогенного слоя залежной серой лесной почвы определило и более быстрое ее оттаивание весной.Почва контроля (Б), малоотличающаяся по увлажнению от пара (П), оттаяла практически в одно время с парующей почвой. От-' таивание метрового профиля почвы на варианте ОВ затянулось до 6 мая. Серая лесная почва в осенне-вимне-весенний период под залежью оказалась наиболее теплой. Другие варианты по продолжительности отрицательных теашерату'р в днях, по профилю почвы практически не различались. Позднее оттаивание почвы на варианте с ОВ компенсировалось более поздним ее охлаждением по сравнению с контролем (Б) и перш СП) - Более позднее оттаивание .серых лесшх . почв на ОВ в условиях лесостепи может оказать влияние- на'микробиологическую активность, позднее наступление биологической спелости и слабую мобилизацию подвижных.питательных веществ в .весенний.период. Почва на С® в весеюшй и последующий . летний период по всему лрофшао оказалась холоднее,;' чем на пару я на контроле - (Б) и была близка к валежи.

Изучение суточного .хода гётергаур-ъ • летнее: .фазам развития картофеля показало, что наибольшие амплитуды температур Отмечаются ва поверхности, с глубиной, я»••»югух#№Ти;гад5«е 60 см температура в течение суток практически пё меняется; Наиболее вы-. с^ркие амплитуда температур отмечены в парующей почве, наименьшие на залежи; (Рис.2). Орошение картофеля в июле и августе -снижают амгумтуда температур в верхних горизонтах почвы, их величины,становятся близкими к такввый на залежи. / Среднесуточные температуры профиля серой леснойлочвы в течение'вегётации наиболее высокие в пару, под картофелем ; Орошение'снижает среднесуточные температуры йзд картофелем до уровня среднесуточных' тэмперйтур \ на залежи (Рис.-®;' чтосвявакрс особенностями вариантов опыта. Характер .растнтельйого покрова й влажность почвы при' одинаковых, условиях. инсоляции являются основными факторами/ определяющими тепловой режим. ■ Наибольший тепдооборот складывается в пару, наименьший ва залежи. Величины теплооборотов на. вариантах с дополнительным увлажнением воя ктро&вц занимают прсмежуточяое положение . ■ Тепло-

¡о"

15

¡20* (40 ¡»3

Г 4- 7 Ю 13 » В 22

Время юлерен** ч

1 4 ? Ю '3 Ч 19 22 Врзл иуиер-м-чч

4 7 13 О Ь 19 22

феь« ч -

1. 4 7 10 О в- 19 22 Время измёре+ч ч

Рис.2 Суточный ход температурь!, серой лесной оподзоленной почвы на разных глубинах назслежи (3), в под (П), под неорошаемым (Ь) и орошаемым (О) • ксртосрелем-9 сегуста 1989 г -

ь us -, аз

; Sapo« ewo

Рис. 3 Оэеднес^очн^ тэ»перслдо поеы {спой 0~D0 см но залежи (ЗХ £ пору (П), под кф^офеяэл неорооюелл' ib), по осенней 1рВ) и . : весежей ÍBB) влаозаряако^еег?^^^ 1в.:-5,среянесутсй|«зяп láflepq^ аоад^^^ л .....

- 2000 1500 Ю00 > 500

! о : -5оо -ООО-таз-

■ 5000; •■ 4000. 3000-

-■■ 2000' ■ ^

1 то I

о-

-юго. -2000 -зооо-

п

Б ' ОВ Воркиты

Г71ГЬиходГ~| Расход

Б ,:,СВ. - Вариснты

■•д Я

г 1 приход Г~1Рссход

ав

о .

Рйа4. Татоеой болснс в слое:Ф-40 см (А} и ОгЮО'сЬ Щ серой лесной г*>еы тодразными орарсна«, ,Ш9 г

бой баланс серых лесных почв разных агрофонов (Рис.4) характеризуется разными величинами его приходной и расходной частей. Наиболее высокий расход тепла происходит на варианте с орошением, что обусловлено повышенной влажностью и-расходом тепла на испаре-. ние. Эти особенности теплового режима определяю?! понижение среднесуточной температуры почвы под орошаемым картофелем.

Особенности теплового режима черноземов выщелоченных Алтайского приобья под влиянием различных агрофонов были изучены достаточно подробно (Панфилов, Макарычев, Лунин и др., 1981). Нами для этих почв было изучено влияние обработки пара на тепловой режим. Опыт был заложен в совхозе "Обь" Калманского района доцентом Ю.П. Красовских. В наблюдениях принимал участие Д.П. Ефремов.

Измерения проведены по вариантам: ,

1) Плоскорезная обработка на глубину 12+14 см;

2).плоскорезная обработка на-глубину 26+28 см;

3) отвальная обработка на глубину 26*28 см.

Исследования показали, что менее влажная почва по глубокой плоскорезной и отвальной обработкам была теплее, чем по плоскорезной обработке на глубину 12+14 см.

По-видимому, лучшее сохранение стерни обусловило более высокое снегозадержание в вимний период на плоскорезных обработках, особенно на глубину 12+14 см, . и более высокую влажность почвы, что сказалось на прогревании почвы пара в весенний период. Различие в увлажнении почвы пара по разным обработкам оказало влияние на ве-. личины теплопроводности, а» следовательно, и на величину теплового потока в- суточном цикле (табл.'1).' -

Большой разницы в тепловых потоках по вариантам опыта не наблюдается, но прослеживается тенденция некоторого уменьшения интенсивности веплопотоков в почве по отвальной обработке при более высокой в ней теплоаккумуляции. Почва пара по отвальной обработке характеризовалась более высокими температурами по сравнению с •почвой пара по плоскорезным обработкам. Температуры почвы оказали влияние яа биохимические процессы. Содержание в почве нитратного азота по разным способам обработки коррелирует с изменением в ней температуры (г-0.б!6±0.033).

Таблица 1

• Влияние способа обработки на суточные тепловые потоки в пару чернозема выщелоченного (29-30 мая.1988 г), Дж/м2-с

—-- —4——————^------------—-------

Способ Юлой по-! Часы IСуточный 1 +----+-----+.-----+—----+----+

обработки 1чвы, см 17-10110-13113-16116-19119-2122-1¡баланс -------.___■----+----.----+----+----------4---------+----+--------

Плоскоревная 0-10 156 159 - 281 42 -136 -231 271

на глубину 0-30 32 . 32 66 14 13 -63 94

■ 12*14 см

Плоскорезная 0-10 132 197 219 . 29 -128 -197 252

на глубину 0-30 27 40 60 7 -14.-53 67

■ 26*28 см

Отвальная . 0-10 115 184 160 24 -61 -201 221

на глубину • 0-30 26 38 54 10 -13 -51 64

26+28 см ■-•..■•'..■."•'■. ',.'■•.-'.• ;

Глава 4. Факторы, определяксз» температуру почв» я возможяость ев прагаозмроваяня

. Реэультируюизш показателем . 'теплового режима почвы является ее температура, которая оказывает многостороинёе влияние на различные почвенные процессы, рост и развитие сельскохозяйственных культур. Не случаен интерес различных исследователей (Чудновский, 1956;, Багяак, Попову Аникина, 1984; Arrue, Albergó, МзсМп, 1984 а: др.) к изучению факторов,' влияющих на температуру почвы и прогнозирование температуры пахотного слоя. Поиск путей для решения этой-задачи вдет в направлении ' изучения статистических связей между температурой почгы и метеорологическими условиями. .

* 'Для прогнозирования температуры серой лесной почвы были проверены факторы, используемые в работах ». Деринга V Г. Мшлера (1987); среднесуточная' > температура воздуха в день олредад*яяя (tB); среднесуточная температура; воздуха в предшествующий опр<• целению " температуры почвы день (t5-l); среднесуточная те^сратура воздуха, определяемая яа два дня дс определения температуры почвы (ta-2); 'фактор.времени.число дней от i-до дня- определения' тем-вературы почвы (D). Этот'фактор "определяет' косвенно величину на-

V - 14 -

копленной в почве анергии солнечной радиации и входит в функцию з!п(2я0/365) или соэ(21(0/365), как показатель,. определяющий гар-мо!Й1ческую функцию температуры во времени. Кроме того были исследованы такие факторы, как: влажность почвы. (V), продолжительность солнечного сияния (ПСС) в день определения температуры почвы; продолжительность солнечного сияния днем ранее (Ш>1) и двумя днями ранее (ПСС-2) дня определения температуры почвы; долгота дня в часах (Од).

Получены уравнения регрессии для определения среднесуточной температуры серой лесной почвы на глубине 10 см на эалежи, в пару и под картофелем. Для примера приводим уравнение регрессии для определения температуры почвы на глубине 10 см под картофелем:

^.10= 2.768-Ю. 435 • ^+0.293 • ав-2)-0.136 ■ Ш0-ю+ +0.129-(ПСС-1)+0.3?0-(ПСС-2)-0.04-Ь, '

8=0.972; ¡?2=0.945; Р®=132.5; ^¿=3.29,

где Ио-ю " влажность почвы в слое 0+10 см;

Ь - высота растений картофеля, см.

Для опредёления.температуры почвы в пару без растений, наиболее значимыми факторами явились:' температура воздуха и фактор времени, описываемый гармоническими синусоидальной и косинусои-дальной функциями: '

"132.12+0.718424" (1ЮС-2)-17.167*з1п(2к0/365)+ '

+41.479-соз(2а0/365)-Я0.271-Од; й=0.982; Я^^бб;>¿=60.5; Ро1«4.43

Полученные уравнения можно . использовать для прогнозирования температуры почвы при возделывании картофеля на серых лесных почвах, принимать меры по ее регулированию, обеспечивающие получение более высоких урожаев.

Глава 5. Оценка агрометеорологических условий при возделывают картофеля на серн* лесных почвах

Продуктивность картофеля во многом вависит от складывающихся гидротерьшеских условий вегетационного периода.

Картофель - культура, требующая сравнительно низких температур (Гупало, Гончарик, 1972; Катов,- 1989)-. Нормальное клубнеобрззо-вание происходит при температуре почвы не выше 18+19°С. При температуре почвы более 20°С клубнеобразование резко затормаживается , а при 29°С - прекращается совсем.

По межфазным периодам получена оценка гидротермическим ситуациям, определяющим различную урожайность картофеля. Выделено б рангов таких ситуаций, определяющих урожайность картофеля от <50 до->450 ц/га (Иваничкин, 1991).

Урожайность картофеля по вариантам опыта, значения температуры и влажности почвы за три года исследований были обработаны инфор-. мациснно-логическим анализом (Пузаченко, Карпачевский, Вгнуздаев, ' 1970).' ' ' " .

.В результате для фазы максимального клубвеобразования были по. лучены наиболее вероятные значения урожайности ло каждому значе-' ни» изучаемых факторов {табл.2).. . • - '' . ' . Таблица 2

, Наиболее вероятные (специфичные) значения урожайности . картофеля по каждому значению агрометеорологических факторов в межфазный 'период "цветение-клубкеоСразование" --,---:--------+.---------—---+-------------------—.+-----------

Фактор и i Урожайность (Фактор и его значение(Урожайность

. —Z-+------.—+------^------4-------+----+------

его значение (ранг I п/га )t0,°G lt2o.°CiW2o. мм(рааг< ц/га

------—•—-----—.—н--------+------+.------+-------+-----------

tB , <17.5 1-2 <50-150 <17-20 <15-16 30-40 1-2 <50-150

. 17.5-18 3-4 150-350 20-21 16-18 ' 15-20 3 150-250

16.0-20 5-6 350->450 20-21 16-18 20-60 4 250-350

Осадки, 20-25 4-5-6 250->450 , >21 >20 20-60 Q, 350-450

Ы, мм . 25-40. 3 150-250 >2118-20 50-50 5 >450 : 40-60 2 50-150 >60. 1-2 <50-150

- 16 - , .

Урожайность клубней' картофеля (Ук) в зависимости от указанных в табл.2 факторов может быть выражена через;Информационно-логическую модель функции нелинейного произведения:

0 М 0 W20 @ (to Ш t2o). где

tB М, W20. tp, tzo ~ ранги урожайности картофеля по соответствующим факторам из табл.2; YK - прогнозируемый ранг урожайности картофеля, g[ - знак операции функции нелинейного произведения.

Расчетные и эмпирические ранги урожайности подобны: критерий Х2-13.2; Х2О5-43.8.

Безошибочный прогноз модели составляет 36.1%, с отклонением на 0.5 ранга (±50 ц/га) - 53%, с отклонением на 1 ранг (±100 ц/га) -8.3%, с отклонением на 1.5 ранга (±150 ц/га) - 2.6%.

Для получения максимального урожая картофеля в период максимального, кдубнеобразования на серых.лесных легкосуглинистых почвах ,лесостепной зоны Алтайского края необходимо поддерживать влажность пахотного слоя на уровне 86+1СОХ НВ и температуру 18+20 °С.

Основные выводы

• 1) Получены уравнения регрессии зависимости теплофизических характеристик серых лесных почв от плотности, порозности, гранулометрического состава. Изменения объемной теплоемкости сухсй почвы в Q0Z случаев определяется плотностью, наиболее достоверна линейная функция. Изменения температуропроводности, в 56% случаев обусловлена содержанием илистой фракции, достоверна как линейная, так и степенная функции. Коэффициент теплопроводности.зависит от гранулометрического состава,- плотности, и порозности. Связь теплопроводности с плотностью и порозностыо описывается гиперболой.

2) Температурный режим серых лесных почв на" разных агрофонах в осенне-зимне-весенний период складывается 'по-разному.' Позднее других вариантов охлаждается профиль залежной серой лесной почвы, затем вариант с осенней влагозарядкой (ОВ),' пар, контроль (Б). Скорость проникновения отрицательных температур в слое 0*20 см в ноябре-декабре на контроле (В) и в пару (П) составляла 1.35 су.'сут; На варианте ОВ- 0.8 к на залежи 0.44 см/сут. При одинаковом периоде проявления криогекеза по вариантам более позднее от-'

таивание почвы на варианте ОВ делает ее более холодной. Эта холодность сохраняется в летнее время и в условиях прохладного вегетационного периода может быть причиной заторможенности биохимических процессов.

3) На поверхности почвы л в слое до 20 см наиболее высокие :амплитуды суточных температур наблюдаются в пару, ниже под картофелем и еще нюхе на залежи, в почве под орошаемым картофелем они близки к залежи. На всех вариантах амплитуды колебания температур затухают с глубиной, практически исчезают на глубине 60 см и отсутствуют на глубине 100 см.

4) Наибольшие аккумуляция тепла, теплообмен и теплооборот в серой лесной, почве в течение вегетационного йериода происходит в пару, наименьшие на залежи и под неорошаемым картофелем: на варианте с орошением (0),• характеризующимся повышенной объемной теплоемкостью и затратами тепла на испарение, теплосодержание, теплообмен и теплооборот близки к парующему варианту.

5) Получены.линейные множественные уравнения регрессии с высокой достоверностью прогнозирующие, температуры серой лесной почвы на глубинах 10 и 20 см' под.различными агрофонами поV метеорологическим показателям. . - ' * ,, .........

; 6). По изученным вариантам, _ по сравнению с ?юнтролеы (Б) полу-' чены достоверные прибавки- урожайности картофеля. Между вариантами опыта с поливами прибавки урожайности недостоверны, наблюдается тенденция формирование более высокой урожайности на варианте с орошением, по сравнению с влагозарядковыми поливами. ■.'•'"•■

7) Выделено шесть рангов гидротермических ситуаций, определяющих урожайность картофеля от <50 до >450 ц/га. Оптдаальными условиями, обеспечивавшими получение 450 и более ц/га картофеля являются: среднесуточные трмпературы'воздуха более 18°С, поверхности почем более 21°С, почвы на глубине 20 см 18*20°С при запасах влаги в пахотном слое 50+60. мм (86+100% НВ).

' 8) Получена прогностическая информационно-логическая модель урожайности картофеля по агрометеорологическим факторам иакси-мадьного кзубнеобразованкя.

4 18 -

Список основных работ, опубяжаванних ; во теме диссертации

1. Иваничкин И.В., Бурлакова Л.М. Особенности термоградиентов в системе атмосфера-почва в течение вегетации картофеля // Эффективность удобрений в Алтайском крае, Сб. научных трудов. Барнаул,• 1988 с. 85-91. ' .

2. Иваничкин И.В,, Ефремов Д.П. Влияние обработок пара на во-до-теплосодержание и содержание нитратов в черноземе обыкновенном // Проблемы орошения почв Сибири. Тезисы к научной конференции. Барнаул, 1988 с.9?.

3. Иваничкин И.В. К прогнозу температуры почвы по ее влажности и температуре воздуха // Научные основы и практические приемы повышения плодородия почв Урала и Поволжья. Тезисы докл. к IX науч■ но-производственной конференции. Уфа, 1988 с. 15-16.

4. Моркоькин Г.Г., Иваничкин И.В. Взаимосвязи между температурой и уравнением окислительно-восстановительного потенциала почвы // Изучение, охрана и рациональное использование природных ресурсов. Уфа, 1989 с. 8.

5. Иваничкин И.В. Влияние орошения и равных агрофонов на динамику теплосодержания и суточного "теплооборота в серой лесной оподзоленной почве.// Плодородие почв и проблейы орошаемого земледелия. Сб. научных трудов. Барнаул, .1989 с. 19-24.

6. Иваничкин И.В., Татарикцев Л.М., Влияние влаговарядковых и вегетационных поливов на водно-температурный режим серых лесных почв лесостепного Алтайского Приобья.// Режимы почв и их регулирование в агроценозах Алтайского края. Сб. научных трудов. Барнаул, 1990, с. 50-62.

?. Иваничкин И.В. К вопросу оценки агрометеорологических условий при возделывании картофеля на серых лесных почвах // Агробиологическая оценка лочвенно-климатических ресурсов и их регулиро- . вание. Сб. научных трудов. Барнаул. 1991.- с. 57-61.

8. Иваничкин И.В., Харламов И.О., Безсонов Д.Г. Влияние гранулометрического состава, плотности и пористости•на теплофизические свойства серых лесных оподзоленных почв // Режимы почв, параметры плодородия и приемы его воспроизводства. Сб. научных трудов. Барнаул, 1992 с. 45-48.

'г. Б*рнаул, АО «Полиграфист»